Rectificadores
AC y DC son dos términos frecuentes que se encuentran al estudiar el flujo de carga eléctrica. Alternating Current (AC)tiene la propiedad de cambiar su estado continuamente. Por ejemplo, si consideramos una onda sinusoidal, la corriente fluye en una dirección para el semiciclo positivo y en la dirección opuesta para el semiciclo negativo. Por otra parte,Direct Current (DC) fluye solo en una dirección.
Un circuito electrónico, que produce una señal de CC o una señal de CC pulsada, cuando se le aplica una señal de CA se denomina como rectifier. Este capítulo analiza en detalle los rectificadores basados en amplificadores operacionales.
Tipos de rectificadores
Los rectificadores se clasifican en dos tipos: Half wave rectifier y Full wave rectifier. En esta sección se tratan estos dos tipos en detalle.
Rectificador de media onda
UN half wave rectifier es un rectificador que produce semiciclos positivos en la salida durante un medio ciclo de la entrada y salida cero para el otro medio ciclo de la entrada.
los circuit diagram de un rectificador de media onda se muestra en la siguiente figura.
Observe que el diagrama del circuito de un rectificador de media onda que se muestra arriba parece un amplificador inversor, con dos diodos D 1 y D 2 además.
los working del circuito rectificador de media onda que se muestra arriba se explica a continuación
Para el positive half cyclede la entrada sinusoidal, la salida del amplificador operacional será negativa. Por lo tanto, el diodo D 1 estará polarizado hacia adelante.
Cuando el diodo D 1 está en polarización directa, el voltaje de salida del amplificador operacional será de -0,7 V. Por lo tanto, el diodo D 2 tendrá polarización inversa. Por lo tanto, laoutput voltage del circuito anterior es zero voltios.
Por lo tanto, hay no (zero) output del rectificador de media onda para el semiciclo positivo de una entrada sinusoidal.
Para el negative half cyclede entrada sinusoidal, la salida del amplificador operacional será positiva. Por lo tanto, los diodos D 1 y D 2 estarán polarizados hacia atrás y hacia adelante respectivamente. Entonces, el voltaje de salida del circuito anterior será:
$$ V_0 = - \ izquierda (\ frac {R_f} {R_1} \ derecha) V_1 $$
Por lo tanto, la salida de un rectificador de media onda será un positive half cycle para un semiciclo negativo de la entrada sinusoidal.
Formas de onda
los input y output waveforms de un rectificador de media onda se muestran en la siguiente figura
Como puede ver en el gráfico anterior, el diagrama del circuito rectificador de media onda que discutimos producirá positive half cycles para semiciclos negativos de entrada sinusoidal y salida cero para semiciclos positivos de entrada sinusoidal
Rectificador de onda completa
UN full wave rectifier produce semiciclos positivos en la salida para ambos semiciclos de la entrada.
los circuit diagram de un rectificador de onda completa se muestra en la siguiente figura:
El diagrama de circuito anterior consta de dos amplificadores operacionales, dos diodos, D 1 y D 2 y cinco resistencias, R 1 a R 5 . losworking del circuito rectificador de onda completa que se muestra arriba se explica a continuación:
Para el positive half cyclede una entrada sinusoidal, la salida del primer amplificador operacional será negativa. Por lo tanto, los diodos D 1 y D 2 estarán polarizados hacia adelante y hacia atrás respectivamente.
Entonces, el voltaje de salida del primer amplificador operacional será:
$$ V_ {01} = - \ izquierda (\ frac {R_2} {R_1} \ derecha) V_i $$
Observe que la salida del primer amplificador operacional está conectada a una resistencia R 4 , que está conectada al terminal inversor del segundo amplificador operacional. El voltaje presente en el terminal no inversor del segundo amplificador operacional es 0 V. Entonces, el segundo amplificador operacional con resistencias, R 4 y R 4 actúa como uninverting amplifier.
El voltaje de salida del segundo amplificador operacional será
$$ V_0 = - \ izquierda (\ frac {R_5} {R_4} \ derecha) V_ {01} $$
Substituting el valor de $ V_ {01} $ en la ecuación anterior, obtenemos -
$$ => V_ {0} = - \ izquierda (\ frac {R_5} {R_4} \ derecha) \ izquierda \ {- \ izquierda (\ frac {R_2} {R_1} \ derecha) V_ {i} \ derecha \ } $$
$$ => V_ {0} = \ izquierda (\ frac {R_2R_5} {R_1R_4} \ derecha) V_ {i} $$
Por lo tanto, la salida de un rectificador de onda completa será un semiciclo positivo para el positive half cyclede una entrada sinusoidal. En este caso, la ganancia de la salida es $ \ frac {R_2R_5} {R_1R_4} $. Si consideramos $ R_ {1} = R_ {2} = R_ {4} = R_ {5} = R $, entonces la ganancia de la salida será uno.
Para el negative half cyclede una entrada sinusoidal, la salida del primer amplificador operacional será positiva. Por tanto, los diodos D 1 y D 2 tendrán polarización inversa y polarización directa respectivamente.
El voltaje de salida del primer amplificador operacional será:
$$ V_ {01} = - \ izquierda (\ frac {R_3} {R_1} \ derecha) V_ {i} $$
La salida del primer amplificador operacional está conectada directamente al terminal no inversor del segundo amplificador operacional. Ahora, el segundo amplificador operacional con resistencias, R 4 y R 5 actúa como unnon-inverting amplifier.
El voltaje de salida del segundo amplificador operacional será:
$$ V_ {0} = \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) V_ {01} $$
Substituting el valor de $ V_ {01} $ en la ecuación anterior, obtenemos
$$ => V_ {0} = \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) \ left \ {- \ left (\ frac {R_3} {R_1} \ right) V_ {i} \ right \} $$
$$ => V_ {0} = - \ izquierda (\ frac {R_3} {R_1} \ derecha) \ izquierda (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ derecha) V_ {i} $$
Por lo tanto, la salida de un rectificador de onda completa será un positive half cycletambién para el semiciclo negativo de la entrada sinusoidal. En este caso, la magnitud de la ganancia de la salida es $ \ left (\ frac {R_3} {R_1} \ right) \ left (1+ \ frac {R_5} {R_4} \ right) $. Si consideramos $ R_ {1} = 2R_ {3} = R_ {4} = R_ {5} = R $, entonces la ganancia de la salida seráone.
los input y output waveforms de un rectificador de onda completa se muestran en la siguiente figura
Como puede ver en la figura anterior, el diagrama del circuito rectificador de onda completa que consideramos producirá solo positive half cycles para semiciclos positivos y negativos de una entrada sinusoidal.